[发明专利]一种平板式IGBT功率模块压装装置及压装方法

说明书

本发明公开了一种平板式IGBT功率模块压装装置，包括由立柱和上下悬臂组成的水冷支撑底座，所述的立柱上设置有冷却水路、主水路进口及分水路接口，上下悬臂分别相对设置有限位圆环，立柱上开设有限位槽，限位槽内同轴滑动安装有上下两个应力分散锥，下应力分散锥锥部与下悬臂抵靠，上应力分散锥锥部与上悬臂的限位圆环之间安装有碟簧组件，碟形弹簧组件分别与下应力分散锥和水冷支撑底座夹紧固定；还公开了其压装方法；本发明压装得到的IGBT功率模块集成度高，能量密度大，压装方式简便，冷却效率高，可靠性高，外形美观，宜于市场推广。

技术领域

本发明属于大功率电力推进装置制造技术领域，具体涉及一种用于平板式大功率半导体器件IGBT的功率模块压装装置，以及其压装方法。

背景技术

IGBT是一种高效、高可靠性的电力半导体器件，是构成电力电子变换系统主回路的主要器件，在电力电子领域有着广泛的应用。为提高功率循环、降低结温和器件堆叠效率，大功率IGBT器件通常采用压装式外形结构形式。电流导通时，压装式功率器件必须在其阳极和阴极表面施加一定范围值的外力才能正常工作。

常用半导体平板式IGBT（Press-pack IGBT）模块压装方式是采用压力机给压装式功率模块组件施加压力，再通过扭力扳手对四根螺杆进行整体固定的形式进行压装。

由于各个螺杆拧紧力的差异影响，该方式会使模块向一个不可预知的方向倾斜和平移，从而影响了压装结构的稳定性。

同时拧紧时还需要多个人保持同步操作，拧紧角度也很难保证一致。

发明内容

针对现有技术的以上不足，本发明的目的之一是提出一种平板式IGBT功率模块压装装置，通过水冷支撑底座代替四根螺杆固定方式完成压装力的轴向均匀分布和固定，能有效降低装配人员的操作强度和提高压装器件的平行度。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种平板式IGBT功率模块压装装置，包括由立柱和上下悬臂组成的水冷支撑底座，所述的立柱上设置有冷却水路、主水路进口及用于连接各水冷散热器的分水路接口，所述的上下悬臂分别相对设置有限位圆环，所述的立柱上开设有限位槽，所述的限位槽内同轴滑动安装有上应力分散锥和下应力分散锥，下应力分散锥锥部与下悬臂的限位圆环抵靠，上应力分散锥锥部与上悬臂的限位圆环之间安装有碟簧组件，碟形弹簧组件分别与上应力分散锥和水冷支撑底座夹紧固定。

所述的一种平板式IGBT功率模块压装装置，其碟簧组件通过半圆球结构的前端部与上应力分散锥锥部的半球形凹槽配合安装。

所述的一种平板式IGBT功率模块压装装置，其下悬臂通过圆形限位圆环与下应力分散锥锥部的圆柱状凸块配合安装，圆形凹槽与圆柱状凸块形状一致，保证上应力分散锥和下应力分散锥仅能在轴向方向移动。

所述的一种平板式IGBT功率模块压装装置，其碟簧组件通过叉形结构件活动连接在水冷支撑底座上。

本发明的目的之二是提出一种使用上述平板式IGBT功率模块压装装置压装IGBT功率模块的方法，包括如下步骤：

步骤1，根据所要压装的IGBT功率模块正常工作时所需要的压装力，选定碟形弹簧规格、数量和弹性行程满足要求的碟簧组件，安装于水冷支撑底座的上悬臂限位圆环结构内，压装力上紧后通过螺钉紧固；

步骤2，将上应力分散锥、下应力分散锥与碟簧组件同轴安装在上下悬臂之间；

步骤3，通过压力机将碟簧组件的簧片压到需要的压力值，通过拧紧螺母和垫片固定已压缩的簧片，此时压装所需要的压装力就储存在碟簧组件中；

步骤4，将平板式IGBT器件和IGBT驱动模块组装成IGBT功率组件，然后将多个IGBT功率组件与双面水冷板散热器交替叠放组合为功率模块串联组件，在上下两侧分别放置上环氧绝缘板和下环氧绝缘板支撑固定，最后串联在上应力分散锥和下应力分散锥之间并保持在同一轴心高度上；